(57)【要約】【課題】すでに制御棒が発熱している原子炉Ａの処理方法を提供する。【解決手段】プレキャストコンクリート製の面状のブロック１を対向して積み上げ、対向するブロック１間にコンクリートを打設して擁壁３を形成する。この擁壁３で原子炉Ａの周囲を取り囲む。擁壁３で取り囲んだ注水域へ注水して原子炉Ａ内の制御棒を冷却する。この冷却作業を、燃料が破損しない状態に至るまで継続する。その後に擁壁３で取り囲んだ注水域へコンクリートを打設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャストコンクリート製の、底面部と壁面部よりなるブロックを対向して設置し、
壁面部が対向するブロック間にコンクリートを打設して擁壁を形成し、
この擁壁で原子炉の周囲を取り囲み、
擁壁で取り囲んだ注水域へ注水して原子炉内の制御棒を冷却し、
この冷却作業を、燃料が破損しない状態に至るまで継続し、
その後に擁壁で取り囲んだ注水域へコンクリートを打設して行う、
制御棒が発熱している原子炉の処理方法。
【請求項２】
プレキャストコンクリート製の、底面部と壁面部よりなるブロックは、
断面がＬ字状、Ｔ字状である、
請求項１記載の制御棒が発熱している原子炉の処理方法。  
【請求項３】
原子炉の周囲を取り囲む擁壁であって、
プレキャストコンクリート製の面状のブロックを対向して積み上げ、
対向するブロック間にコンクリートを打設して形成した擁壁と、
擁壁の内部に注水する冷却水と、
擁壁の内部に充填するコンクリートとで構成した、
制御棒が発熱している原子炉の処理構造。
【請求項４】
プレキャストコンクリート製の、底面部と壁面部よりなるブロックは、
断面がＬ字状、Ｔ字状である、
請求項３記載の制御棒が発熱している原子炉の処理構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、何らかの原因によって制御棒が発熱している原子炉の処理方法と処理構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子炉の燃料棒は、たとえば２３５ウランなどの放射線同位体からできている。
このようなウランが反応をすることで放射線を発し、反応を起こしていくことで核分裂を起こさない安定な物質に変わる。
したがって、原子炉での反応を完全にとめるということは全ての放射性同位体が安定な物質になることと等価であると言うことができる。
しかし安定同位体になるためには何百年もの時間がかかるため、完全に止まるのを待つことはできず、反応を途中で打ち切って放射性廃棄物として捨てることになる。
反応を途中で打ち切るために制御棒を入れるのであるが、入れた瞬時に核分裂反応が止まるわけではなく、それなりの期間をかけてゆっくり反応が収束してゆく。
その際に、核燃料を冷却する必要がある。
制御棒を注入すると核分裂反応は起こっていない状態であるが、この状態でも崩壊熱は発生し続けるからである。
そのために冷却し続けないと燃料自体が融解して 炉心の融解という最悪の事態を招くことになる。
圧力容器の底が抜けると、格納容器の床に溶融物が落下し高温、高圧になって、原子炉格納容器が大規模に破損して爆発をともなうような破壊が生じる可能性もある。
【０００３】
このように熱が発生することは大きな危険につながるので冷却が必要であるが、現実には注水しても、簡単に冷却することができない。
その理由は、過熱で水が蒸気化して冷却できないこと、蒸気の内部圧力で注水ができないこと、あるいは注水するには内部圧力より高い水圧が必要である、といったことからである。
そのために外部からの放水が考えられるが、何らかの原因によって制御棒が発熱しているような原子炉では、作業者は被爆するので接近することができず、遠方から散水することになる。
これはちょうど、離れた所にバケツをおいてそのバケツにむけてホースで散水するようなものであり、何割の水が入るか疑問である。
【０００４】
一方、原子炉をコンクリートで固めてしまう方法も想定できる。
しかし、制御棒が発熱しているような原子炉をコンクリートで固めた場合には、コンクリートでは熱を逃せないので、燃料棒が溶融してしまう危険がある。
もし燃料棒が溶融するとメルトダウンに繋がる危険もあるので、まずは冷やして燃料棒が溶融しないところまで持っていくことが重要である。
【０００５】
ではいつまで、冷却し続けなければいけないのか。
フルに運転して止まった状態で、その燃料が破損しない状態に至るまで冷却するには1年かかるといわれている。
例えばスリーマイル島は、事故の後、２年間冷却続けている状態である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８０９１号公報。
【特許文献２】特開２００８−３０９７０３号公報。
【特許文献３】特開２００８−３０４３５３号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の原子炉の処理に関する技術は、健全な状態の原子炉を解体する技術（特許文献１）、撤去する技術（特許文献２）、解体前の除染方法（特許文献３）などに限られ、制御棒が発熱している原子炉の処理方法についてはいままでに考慮されたことがなく、既存の技術は存在しない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような従来の装置の課題を解決した本発明の制御棒が発熱している原子炉の処理方法は、プレキャストコンクリート製の面状のブロックを対向して積み上げ、対向するブロック間にコンクリートを打設して擁壁を形成し、この擁壁で原子炉の周囲を取り囲み、擁壁で取り囲んだ注水域へ注水して原子炉内の制御棒を冷却し、この冷却を燃料が破損しない状態に至るまで継続し、その後に擁壁で取り囲んだ注水域へコンクリートを打設して行うことを特徴としたものである。  
また本発明の制御棒が発熱している原子炉の処理構造は、原子炉の周囲を取り囲む擁壁であって、プレキャストコンクリート製の面状のブロックを対向して積み上げ、対向するブロック間にコンクリートを打設して形成した擁壁と、擁壁で取り囲んだ注水域へ注水して原子炉内の制御棒を冷却する注水装置と、その後に擁壁で取り囲んだ注水域へコンクリートを打設するコンクリート打設装置で構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の制御棒が発熱している原子炉の処理方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞  原子炉の周囲を取り囲んだ擁壁が、そのまま注水域とコンクリート打設域とを形成する。
＜ロ＞  そのために個別の構築物が不要であり、両工程を連続して行うことができてきわめて経済的である。
＜ハ＞  設置する部材はコンクリートブロックだけであるから、作業員が接近できない場合でも遠隔操作による構築、冷却、固定も可能であり、実用性の高いものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照しながら本発明の原子炉の処理方法の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
＜１＞前提条件
前記したように、本発明は健全な原子炉の解体や補修ではなく、すでに制御棒が発熱している状態の原子炉の処理方法に関するものである。
【００１２】
＜２＞コンクリートブロック
本発明が上記のような前提の対象方法であるから、できるだけ人が近づくことなく、遠方から機械によって行い得る作業、部材を採用する。
そのために例えば断面がＬ字状、Ｔ字状のプレキャストコンクリート製の面状のブロック１を工場で生産し、原子炉の近くまで搬入する。
このブロック１は、壁面部１２と、底面部１１とを断面Ｌ字状、Ｔ字状に形成したものであり、底面部１１の面積を広くとることによって、壁面部１２を自立させることができる。
このブロック１の壁面部１２、底面部１１の表面に放射能を遮断する物質、たとえば鉛板などを張り付けたり、コンクリートの内部にそのような機能の粒子を混合することもできる。
ブロック１のコンクリートの内部にゼオライトや珪藻土のような細孔を有する材料を混入することもできる。
またブロック１の壁面部１２の内側面を、外側、すなわち張り出した底面部１１側に傾斜させて構成することもできる。
さらにブロック１の形状や種類を単純化しておけば工場で高い品質管理のもとで量産できるだけでなく、現地の組み立ての時間も最短に抑えることができる。
【００１３】
＜３＞ブロック間の結合
ブロック１の端面には凹凸など、公知の組み合わせ形状よりなる結合部１３を形成して、水平方向に隣接するブロック１間が強固に結合できるように構成する。
またブロック１の上下面にも凹凸など、公知の組み合わせ形状よりなる結合部を形成して、上下方向のブロック１間が強固に結合できるように構成する。
この結合部１３はコンクリート自体で構成するだけでなく、鋼製の結合部１３を埋めんだり、後付けして形成する。
さらにブロック１の端面にはゴムパッキングなどを取り付けて高い止水性を保持できるように構成する。
現場での結合の際に接着剤を塗布して行うことも可能である。
結合部１３を凹凸嵌合によって構成するので、結合部１３の屈曲の自由度が増して、直線、曲線配置にも適用できる。
【００１４】
＜４＞ブロックの設置
上記したブロック１を対向して設置する。
すなわち、底面部１１を外側に向けた状態で、２枚のブロック１の壁面部１２を対向させて設置する。
そして対抗する壁面部１２の両端面をせき板で仕切ることによって平面、断面が矩形の空間を形成できる。
この空間の内部に鉄筋籠１４を設置してコンクリートを打設して１体のコンクリート塊２を形成する。
このコンクリート塊２を隣接させて連続して行うことによって、延長の長い擁壁３を形成することができる。
この擁壁３で１基または複数基の原子炉Ａの周囲を取り囲んで、広い注水域を形成する。
擁壁３が、後述する注水による水圧に抗することができるよう、あらかじめ計算して所定の重量を与える。
さらに、ブロック１の底面部１１の下面と設置する地表面との間、あるいは下段のコンクリート塊２の上面との間に接着剤を塗布してその接着力を利用することもできる。
このブロック１の設置は、例えばエアークッションとして知られる圧縮空気を噴射して床から浮あげて移動させる装置を利用して、汚染区域に人が接近しない状態での施工も可能である。
上記したように壁面部１２の内側面を、張り出した底面部１１側に傾斜させて構成したブロック１を対向させると、間には逆ハの字状の空間ができるから、この間隔にコンクリートを打設すると、より安定した形状を得ることができる。
【００１５】
＜５＞擁壁の積み上げ
上記の工程で１段目の擁壁３を形成したら、その上に上記と同様の工程で２枚のブロック１の壁面部１２を対向させて設置する。
そして１段目の擁壁３の工程と同様に、鉄筋籠１４を配置し、コンクリートを打設して２段目の擁壁３を形成する。
その場合に、上段になるほど内部の水圧が減少するから、２枚の壁面部１２の間隔が狭い、すなわち薄い擁壁３を構築する。
このように上段に行くにしたがって断面の水平方向の長さの短い、薄い擁壁３を積み上げてゆく。
断面がＬ字形のブロックを使用する場合に、下段のブロックの壁面部１２の上端外側間の距離と、その上段のブロックの底面部１１の外側端の間の距離を同一にすれば安定した形状で積み上げることができる。
これらの作業は無人クレーンを遠隔操作するなどして行う。
以上の工程を繰り返すことによって、例えば高さ４０〜５０ｍの擁壁３によって１基、あるいは複数基の原子炉Ａの周囲を包囲することができる。
【００１６】
＜６＞注水
擁壁３で取り囲んだ区域内へ、外部に設置した注水装置から注入水４を充填する。
この注水工程は遠方からの放水ではなく、パイプなどを利用した擁壁３内への注水であるから、無駄のない注入水４の充填を行うことができる。
注水する区域の中心には単数、複数の原子炉Ａが位置しているので、その扉や窓を開扉しておけば、原子炉Ａの内部に注入水４が冷却水として充満することになる。
こうして、長期間にわたって原子炉Ａ内の制御棒を冷却することができる。
しかしこの工程で注入した注入水４は、高濃度の放射能汚染水となってしまう。
【００１７】
＜７＞コンクリートの打設
以上の工程の注水による冷却を、燃料が破損しない状態に至るまで継続する。
その状態が確認できたら、擁壁３で取り囲んだ注水区域へコンクリート打設装置から充填コンクリート５を打設する。
この充填コンクリート５は、特に高流動性の生コンクリートをトレミー管を使用して打設する。
高流動性コンクリートであれば、原子炉Ａの細部にまで流入して固化して完全な充填状態を形成することができる。
あるいはハイドロクリートと称する水中コンクリートを打設する。
あるいは先行して骨材を投入しておき、その後にコンクリートのモルタル分を注入するプレパックドコンクリートを打設する。
充填コンクリート５の打設に前後して、擁壁３で囲んだ注水区域の上部に天井を形成して全体を被覆することも可能である。
コンクリートに代わる充填材料があれば、使用することも可能である。
【００１８】
＜８＞汚染水の処理
充填コンクリート５の打設によって押し上げられる汚染水は、擁壁３の一部に開設した通路を通して処理装置６へ流入させる。
流入させた汚染水は、処理装置６において油分を取り除き、放射性物質を吸収するゼオライトを使って放射性セシウムを除去する。
さらに特殊な化学薬品で放射性物質を水底に沈殿させて分離し、汚染濃度を１／１万程度まで低減する。
冷却水に海水が混じっていれば塩分を取り除いて淡水化し、ふたたび原子炉Ａに戻して冷却水として再利用する。
このような処理を行っても放射性物質がなくなるわけではないが、汚染水の容量が小さくすることで管理がしやすくなり、安全になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の制御棒が発熱している原子炉を擁壁で包囲した状態の説明図。
【図２】コンクリートブロックの設置状態の説明図。
【図３】コンクリートブロック間にコンクリートを打設した状態の説明図。
【図４】下段の擁壁で包囲した注水域に注水した状態の説明図。
【図５】擁壁を上段まで構築した注水域に注水した状態の説明図。
【図６】擁壁で包囲した内部にコンクリートを打設している状態の説明図。
【図７】原子炉をコンクリートで包囲、固定した状態の説明図。
【符号の説明】
【００２０】
１：ブロック
２：コンクリート塊
３：擁壁
４：注入水
５：充填コンクリート
６：処理装置
Ａ：原子炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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